物联网考试复习资料

1、物联网基本概念物联网的英文名称是“Internet of Things”，它的概念最早是在1999年，由麻省理工学院Auto-ID研究中心提出的。它是指利用产品电子代码EPC、射频识别技术，通过网络（当时网络的概念还仅限于通过互联网），实现在任何的时候，任何地点对任何物品识别和管理，即物品的互联互通。Auto-ID的定义物联网就是把所有物品通过射频识别(RFID和条码等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。其实质就是将RFID技术与互联网相结合加以应用。国际电信联盟(ITU) 的定义物联网主要解决物品到物品(Thing to Thing，T2T)，人到物品(Human to Th

2、ing，H2T)，人到人(Human to Human，H2H)之间的互联。”这里与传统互联网不同的是，H2T是指人利用通用装置与物品之间的连接，H2H是指人之间不依赖于个人电脑而进行的互连。（EPoSS）的定义物联网是由具有标识、虚拟个性的物体/对象所组成的网络，这些标识和个性等信息在智能空间使用智慧的接口与用户、社会和环境进行通信。欧盟第7框架下RFID和物联网研究项目组的定义物联网是未来互联网的一个组成部分，可以被定义为基于标准的和可互操作的通信协议，且具有自配里能力的、动态的全球网络基础架构。物联网中的物都具有标识、物理属性和实质上的个性，使用智能接口实现与信息网络的无缝整合。中国政府

3、工作报告的定义物联网是通过传感设备按照约定的协议，把各种网络连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 物联网发展概况目前，物联网开发和应用仍处于起步阶段，发达国家和地区均想抓住这个机遇，出台政策、进行战略布局，希望在新一轮信息产业洗牌中占领先机。物联网成为“后危机”时代各国提升综合竞争力的重要手段物联网面临的问题首先，技术标准化是最大的挑战，现在技术标准化还是一个空白或者相当不完整。其次，是数据和隐私的保护。费用与规模化问题、商业模式与产业链问题、配套政策和规范的制定与完善等“十二五”规划“十二五”期末我国物联网相关产业规模将达到五千多亿的规模，形成万

4、亿级规模的时间节点预计在“十三五”后期。物联网十大应用重点领域为：智能电网、智能交通、智能物流、智能家居、环境与安全检测、工业与自动化控制、医疗健康、精细农牧业、金融与服务业、国防军事。中国的优势1. 早在1999年就启动了物联网核心传感网技术研究2. 标准主导国之一，专利拥有量高；3. 实现物联网完整产业链；4. 无线通信网络和宽带覆盖率高5. 世界第二大经济体，有经济实力。物联网标准框架方案的中国概念由我国提出并积极推动制定，ISOPAS 18186集装箱RFID货运标签系统发布，正式成为国际标准化组织的可公开提供的规范。“智慧地球”概念2009年1月28日，奥巴马在就任美国总统后，在这一

5、天与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”。作为仅有的两名代表之一，IBM全球董事长及首席执行总裁彭明盛明确提出“智慧地球”这一概念.“智慧地球”内容包括智慧医疗、智慧商务、智慧城市、智慧政府、智慧能源、智慧铁路、智慧银行、智慧零售等“互联网+物联网=智慧的地球”“智慧地球”在中国“数字广东”、绿色之都-南京、生态沈阳、智慧昆明物联网所需的特性可靠性、安全性、可扩展性、互操作性、一致性、普遍性、高效性、协调一致性与互联网相比，有如下主要特征海量信息：接入设备繁杂：网络架构繁杂：网络管理自治：智能物物互联：物理安全威胁：能量获取多样：设备制造的小型微型化车联网，顾名思义，就是将车与车连接在一起的网

6、络，像互联网时代出现的将各自独立的电脑连接在一起一样，车联网实质上就是收集并处理道路交通网络中每辆汽车的信息，并实现信息的共享，实现人、车、路三位一体互联传感器的定义最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会（IEC：International Electrotechnical Committee）的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理（模拟或数字）能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分，它

7、是被测量信号输入的第一道关口。传感器功能分类一、根据输入物理量可分为：位移传感器、压力传感器、速度传感器、温度传感器及气敏传感器等。二、根据工作原理可分为：电阻式、电感式、电容式及电势式等。三、根据输出信号的性质可分为：模拟式传感器和数字式传感器。即模拟式传感器输出模拟信号，数字式传感器输出数字信号.四、根据能量转换原理可分为：有源传感器和无源传感器。有源传感器将非电量转换为电能量，如电动势、电荷式传感器等；源程序传感器不起能量转换作用，只是将被测非电量转换为电参数的量，如电阻式、电感式及电容光焕发式传感器等。我们常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：   光敏传感器视

8、觉 声敏传感器听觉气敏传感器嗅觉 化学传感器味觉  压敏、温敏、流体传感器触觉传感器的应用在现代信息时代，传感器就如同人类的五官，可以对生产过程中的各个环节进行监视，并获取各个参数，是设备处于正常的状态，使产品达到最好的质量。到目前为止，传感器早已渗透到工业生产、宇宙开发、海洋探测、医疗诊断、生物工程等各个领域，几乎每个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。射频识别的组成应答器：由天线，耦合元件及芯片组成，一般来说都是用标签作为应答器，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。阅读器：由天线，耦合元件，芯片组成，读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式RFID

9、读写器或固定式读写器。应用软件系统 ：是应用层软件，主要是把收集的数据进一步处理，并为人们所使用。射频识别工作原理基本工作原理：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签），解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。射频识别的特点射频技术（非接触识别）实用性（电子收费、物流管理、行李分类等）性能特点（快速扫描、体积小型化、抗污能力与耐久性、可重复使用、穿透性和无屏障阅读、数据记忆容量大、安全性）有线通信技术可分为：中、长距离（WA

10、N）的广域网络（包括PSTN、ADSL和HFC数字电视Cable等）短距离的现场总线（Field Bus，也包括PLC电力线载波等技术）三网融合现有的电信网、有线电视网和计算机网是物联网业务可以利用的中、长距离有线网络。还有一些和这三大网络规模相当的未公开的覆盖全国的专网，如公安系统的专网，据说国家电网的专网比有线电视网规模还要大。 三网融合是指电信网、计算机网和有线电视网三大网络通过技术改造，能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通信业务。三网融合基本概述三网融合是一种广义的、社会化的说法，在现阶段它并不意味着电信网、计算机网和有线电视网三大网络的物理合一，而主要是指高层业务应

11、用的融合。其表现为技术上趋向一致，网络层上可以实现互联互通，形成无缝覆盖，业务层上互相渗透和交叉，应用层上趋向使用统一的IP协议，在经营上互相竞争、互相合作，朝着向人类提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标逐渐交汇在一起，行业管制和政策方面也逐渐趋向统一。三大网络通过技术改造，能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通信业务。这就是所谓的三网融合。三网融合发展如果按传统的办法处理三网融合将是一个长期而艰巨的过程，如何绕过传统的三网来达到融合的目的，那就是寻找通信体制革命的这条路，我们必须把握技术的发展趋势，结合我国实际情况，选择我们自己的发展道路。我们的实际情况是数据通信与发达国家相比起

12、步晚，传统的数据通信业务规模不大，比起发达国家的多协议、多业务的包袱要小得多，因此，可以尽快转向以IP为基础的新体制，在光缆上采用IP优化光网络，建设宽带IP网，加速我国Internet网的发展，使之与我国传统的通信网长期并存，既节省开支又充分利用现有的网络资源。2010年1月13日国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，决定加快推进电信网、广播电视网和互联网三网融合。有线广域网在物联网应用中的一个劣势就是众所周知的IP地址不够的问题，在IPv6未全面实施之前，这个问题将制约有线网在物联网业务中的使用。而无线广域网可以通过发SIM卡（电话ID号码）的方式解决每个智能物件对应一个ID（号码）的问

13、题。尽管如此，中国电信、歌华有线等以有线网络为主的营运商也都有宏大的物联网业务计划，例如在智能家庭网关（Home Gateway）领域，歌华有线凭借机顶盒的部署基础占据一定优势。现场总线FieldBusIEC61158标准定义,现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间数字式、串行、多点通信的数据总线.总线上的数据输入设备包括按钮、传感器、接触器、变送器、阀门等，传输其位置状态、参数值等数据；总线上的输出数据用于驱动信号灯、接触器、开关、阀门等总线将分散的有通信能力的测量控制设备作为网络节点，连接成能相互沟通信息，共同完成自控任务的控制网络现场总线控制系统 FCS是

14、建立在现场总线技术基础上的网络结构扁平化，具有开放性、可互操作性、常规控制功能彻底分散、有统一的控制策略组态方法的新一代的分散型控制系统。技术特点开放性交互性自治性适应性现场总线系统是企业的底层网络现场总线分为4类：传感器总线：信息量小、响应快、位传输设备总线：可靠性高、响应快、字节传输控制总线：信息量大、可靠性高、信息传输信息总线：信息量大、集成度高、文件传输现场总线技术的应用连续、离散制造业，如电力、石化、冶金、纺织、造纸，过程自动化仪表；火车、汽车、轮船、机器人、数控机床；智能传感器楼宇自控、仓储；智能交通、环境监测（大气、水污染监测网络）农、林、水利、养殖等其技术与产品在工业控制计算机

15、、测控板卡、仪器仪表、系统集成、应用系统等领域都有良好的发展前景无线通信也可分为长距离的无线广域网（WWAN），中、短距离的无线局域网（WLAN），超短距离的WPAN（无线个人网，Wireless Personal Area Networks）。传感网主要由WLAN或WPAN技术作为支撑，结合传感器。 “传感器”和“传感网”二合一的RFID的传输部分也是属于WPAN或WLAN。长距离无线通信发展：1G：1995年问世的第一代模拟制式手机只能进行语音通话；2G：1996到1997年出现的第二代GSM、TDMA等数字制式手机便增加了接收数据的功能，如接受电子邮件或网页；2.5G：基于2G与3G之间

16、的过渡类型。比2G在速度、带宽上有所提高。可使现有GSM网络轻易地实现与高速数据分组的简便接入。3G：第三代与前两代的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够在全球范围内更好地实现无缝漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务，同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。4G:第四代移动通信技术,是集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。4G能够以100Mbps以上的速度下载，比目前的家用宽带ADSL（4兆）快25倍，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没

17、有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。短距离无线通讯技术发展蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般是10m之内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙的标准是IEEE802.15，工作在2.4GHz 频带，带宽为1Mb/s。WiFi：俗称 无线宽带，它是一种短程无线传输技术，能够在数百英尺范围内支持互联网接入的无线电信号。随著技术的发展，以及IEEE 802.11a 及IEEE 802.11g等标准的出现，现在IEEE 802.11 这个标准已被统称作Wi-Fi。从应用层面来说，要使用Wi-Fi，用户首先要有 Wi-Fi 兼容的

18、用户端装置。Wi-Fi (Wireless Fidelity)，无线保真技术与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。其目前可使用的标准有两个，分别是IEEE802.11a和IEEE802.11b。该技术由于有着自身的优点，因此受到厂商的青睐。WiMAX：WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access),即全球微波互联接入。WiMAX也叫802·16无线城域网或802.16。WiMAX是一项新兴的宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达50km。WiMAX还具有QoS保障、传输速率

19、高、业务丰富多样等优点。WiMAX的技术起点较高，采用了代表未来通信技术发展方向的OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先进技术，随着技术标准的发展，WiMAX逐步实现宽带业务的移动化，而3G则实现移动业务的宽带化，两种网络的融合程度会越来越高。ZigBee：ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。IEEE 802.15.

20、4标准目标：为在个人操作空间内相互连通的无线设备提供通信标准IEEE 802.15任务组TG1：制定IEEE 802.15.1标准（蓝牙无线个人区域网络标准）；中等速率、近距离的WPAN网络标准TG2：制定IEEE 802.15.2标准，研究IEEE 802.15.1与IEEE 802.11（无线局域网标准）的共存问题TG3：制定IEEE 802.15.3标准，研究高传输速率WPAN标准TG4：制定IEEE 802.15.4标准，研究低速WPAN标准IEEE 802.15.4标准特点20kbps、40kbps、100kbps、250kbps四种不同的传输速率支持星型和点到点两种拓扑结构在网络中

21、采取两种地址方式：16位地址和64位地址（16位地址是有协调器分配的64位地址是全球唯一的扩展地址）采用带冲突避免的载波侦听多路访问（Carrier sense multiple access with collision avoidance，CSMA-CA）的信道访问机制。支持ACK机制以保证可靠传输。低功耗机制，信道能量检测，链路质量指示。v IEEE 802.15.4标准网络：在一个POS内使用相同无线信道并通过IEEE 802.15.4标准相互通信的设备集合v 全功能设备（FFD）和缩减功能设备（RFD）v 协调器：与RFD相关联的FFD设备v PAN网络协调器：成员身份管理、链路信息

22、管理、分组转发IEEE 802.15.4 星型拓扑v 所有设备都与中心设备PAN网络协调器通讯v 网络协调器持续供电，其他设备电池供电v 适合家庭自动化、个人计算机外围设备、个人康护护理等小范围的室内应用IEEE 802.15.4 点到点拓扑v 任何两个设备之间都可以通讯v 网络协调器负责管理链路状态信息、认证设备身份等功能v 允许多跳路由的方式传输数据v 适合于设备分布范围广的应用（工业检测与控制）ZigBee介绍v ZigBee是一种新兴的短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术v ZigBee依据IEEE 802.15.4标准，802.15.4的物理层采用直接序列展频技

23、术。在MAC层主要沿用标准的CSMA/CA方式，以提高系统兼容性v 可使用的频段有2.4GHz（全球ISM）、欧洲的868MHz频段、以及美国的915MHz频段，不同频段可使用的信道分别是16、1、10个 v 目前定义的主要应用领域包括电力、家庭和楼宇自动化、医用设备控制等物联网的机遇与挑战物联网的本质物联网的本质就是将IT基础设施融入到物理基础设施中，也就是把感应器嵌入到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，实现信息的自动提取。代表性的物联网事件v 麻省理工学院1999: Auto-ID Center提出物联网 (IoT）。 v 2005年国际电信联盟（I

24、TU）：“物联网”通信时代即将来临。v 2008年11月IBM公司发表智慧地球：下一代领导人议程、智慧地球赢在中国。v 2009年，欧洲物联网研究项目工作组 (CERP-IoT)，在欧盟资助下制订了物联网战略研究路线图、RFID与物联网模型等意见书v 2009年日本制定i-Japan计划,强调电子政务和社会信息服务等信息化应用。v 2009年中国科学院发布2050技术发展路线图，提出传感网未来发展趋势预测。 物联网的技术特点特点之一： 学科综合性强 物联网是联接数字世界和物理世界的桥梁，通过互联网、云计算和应用，使信息的产生、获取、传输、存储、处理形成有机的全过程。 物联网技术涉及到计算机、半

25、导体、网络、通信、光学、微机械、化学、生物、航天、医学、农业等众多学科领域，发展物联网将对相关学科发展起到极强的带动作用。特点之二： 产业链条长 一方面，发展物联网将加快信息材料、器件、软件等的创新速度，使信息产业迎来新一轮的发展高潮，大大拓展信息产业发展空间。 另一方面，发展物联网将带动传感器、芯片、设备制造、软件、系统集成、网络运营以及内容提供和服务等诸多产业发展。特点之三： 渗透范围广 物联网将物理基础设施和IT基础设施整合为一体，将使全球信息化进程发展重要转折，即从“数字化”阶段向“智能化”阶段迈进。物联网将大大加快信息化进程，拓展信息化领域，其各种应用将快速渗透到经济、社会、安全等各

26、个方面，并极大地提高社会生产效率。物联网时代将带来的挑战1. 网络安全问题，从互联网的虚拟空间拓展到物联网的物理空间，通过网络就可能实现对现实世界的攻击，信息安全和危机处置将面临的更大的挑战。2. 对计算机病毒的控制需要新的技术和策略，当一个连接到物理世界的物联网的网络上爆发病毒，将可能对现实世界造成损害，这也许就是迈向“黑客帝国”的开端。3. 个人权益保护和相应法律法规健全问题，“物联网”的目标驱动是更有效的控制和管理，无所不在的连接，可能使每个“物”、每个人成为一个节点。海量的现实世界信息自动进入网络，一切都将越来越“透明”，信息管理的权限设定将涉及基本的法律问题，甚至道德伦理问题。物联网

27、硬件的关键指标：尺寸、价格、功耗、数据预处理能力、传输速率，需要如下研究配合：4. 射频应用环境分析：天线的类型（定向、非定向）、尺寸、发射频率（ HF/UHF/SHF/EHF）、功耗、敏感度、覆盖面等；5. 芯片技术：运行电压、电容、混合信号接口、门密度、存储（EEPROM/FRAME/Polymer）、整流器效率、功耗；6. 传感器技术：敏感度、尺寸、功耗、价格；7. 标准制定：ID（128-256bits）分配、带宽、协议与复杂度、门密度、存储方式；8. 工作条件：普通/恶劣环境下工作效率，反监听/抗干扰与攻击的能力。硬件研究前沿9. 微电子机械MEMS；10. 微电子到纳米电子的桥梁技

28、术；11. 通讯元件：低功耗射频前端、片上天线；12. 低功耗、分布式多处理器SoC；13. 智能化的超大规模集成电路VLSI和自适配“片上网”；14. 纳米电子（Nano-e）、高聚电子（Polymer-e）、自旋电子（Spintronics）等；15. 高集成度的嵌入式系统及OS。十五年周期定律计算模式每隔15年发生一次变革，被称之为“十五年周期定律”。这一判断就像摩尔定律一样准确：1965年前后是以系统性为特征的大型计算机时代；1980年前后是以独立性为特征的个人计算机时代；1995年前后是以共同性为特征的互联网时代；2010年前后将以拟人性为特征的物联网时代。物联网发展阶段：1、物联网

29、的发展处于起步阶段。2、大规模的物联网的普遍应用还没有到来。物联网发展面临的主要问题：1、标准化问题。2、商业模式问题。3、集约性发展制约问题（包括可靠性问题、成本问题、安全问题、智能信息处理技术等）。4、社会性问题等。标准化问题：物联网的发展离不开一个统一的标准体系，但目前物联网缺乏统一完整的标准体系。原因：1、物联网企业按照自己的标准生产制造物联网产品，产品之间很难兼容，影响产品间的相互识别与互通互联。2、物联网标准化问题既有技术问题，还涉及到利益分配格局问题。涉及到体制的问题需要政府统筹规划和协调。解决办法：可以先制定出一个理论下的统一完整的标准体系，然后结合实际，再开发行业的实用标准，

30、以使得所有物品之间能够相互识别、互通互联。商业模式问题：当前的物联网缺乏成熟的商业模式。原因：1、与物联网的发展阶段和物联网广泛的专业结合渗透性有关。物联网目前处于政府示范引导为主的初级阶段，还没有大规模的应用，缺乏大量成熟商业模式产生的土壤。2、企业发展需要稳定的商业盈利模式，物联网目前成本较高，尚未进入全面普及阶段，并未形成产业化优势。商业模式发展特征：物联网具有广泛的行业结合需求、需要渗透到社会各个领域，物联网不会有一个固定而统一的发展模式。物联网运营商需要结合自己实际的服务领域，因地制宜发展适合自己的商业运营模式。安全性问题：安全问题是物联网健康发展的一个重要问题。物联网应用将我们生活

31、周围的物体连接到网上去，其潜在的安全问题比互联网更大。物联网发展越深入，一旦物联网受到威胁安全，我们的生活、生产环境就越不安全。物联网的“云时代”是双刃剑：依靠云，各类信息传递极为方便迅速，会加速进入物联网时代；但不加防备，病毒也将更为方便地在“云”中传递。应用和安全和物联网健康发展的两条腿。并且随着物联网应用的大规模普及，安全问题日益摆正一个越来越重要的位置。集成性发展的制约问题：物联网属于高度密集集成和综合应用，具有知识密集度高、成长潜力大、带动力强和综合效益好等特点。在发展中需要结合具体产业进行集成性发展，其中既有软件，又有硬件，还结合行业、各个产业的发展。物联网的发展需要依赖多个结合面

32、共同发展，目前限制物联网集成性发展，有硬件技术方面、软件技术方面和技术人员的缺乏等方面。物联网成本的居高不下阻碍了物联网的应用发展。社会性问题：物联网应用与发展在社会层面存在的主要问题有：政府角色问题、行业融合与社会观念的改变等。物联网的发展不仅仅是一种技术的应用与推广，更是一项复杂的社会系统工程，其发展需要社会各个方面的参与与支持。物联网能够推动产业结构调整和升级、实现经济发展方式转变，这涉及到对原有相关企业市场进行重新整合和划分的过程，会遇到各种阻力并产生主导权的竞争等。物联网的发展需要通过诸如网络运营商、生产商、企业、科研机构和政府部门面向市场应用共同努力，促使其健康发展。政府在这个过程中应该起主导作用，比如长期规划、市场和应用推动、平衡整合资源等。行业融合是物联网发展要面对的另外一个深层次问题，物联网是社会信息化进程的进一步发展。信息的流动带来了行业的融合，进而提供更优质的服务。行业融合涉及到企业流程改变、系统对接、设备改造和岗位调整等诸多问题，需要一一克服，甚至需要打破行业壁垒。此外，物联网不仅仅会促进经济发展方式改变，还会影响到人们的生活方式，改变人们的思想观念、思维方式。不论社会机构、单位和个人，观念的改变都有一个逐步渐进的过程。 物联网发展前景好物联网属于新一代技术的高度密集集成和综合应用，具有知识密集度高、应用范围广、成长潜力大